大学物理实验考试答案.pdf

歹 一 1 实验 7 分光计的调整与使用 艹1(本实验所用分光计测量角度的精度是多少?仪 器痴什么设两个游标?如何 测量望远镜转过的角度 ? 本实验所用分光计 哪量 角度的精度是 :1 。为了 消除因刻度盘和游标盘不共轴 所引起的偏心误差,所以仪器设两个游标。 望远镜从位雷 I到位置所转砗的角 度 克 田 注:如越 过 刻 度 零 点 ,则必 须 按 式 l 36 | 田二 -田 l 来计早璺泽镜的转甲。 !梧骣 薷 聘 戳 罐 翟 浆 轳 踹鳕篙 蠊鼢猛。 图如下: 3、对分光计的调节要求是什么?如何判断调节达到要求?怎 样才能调节好? 一 冖山 “L亠 茹古t Fx P皿h p 、哇 艹钅曲.望沅倍对平彳 b 馁 。f 各半调节法进行调节勹 4、在分光计调节使用过程中,要注意什么事项 ? 当轻轻推动分光计的司 转动部件时,当无恃转动时,切记不能强制使其转动, 应分析原囟后再进行调节:旋转各旋钮时动作应轻缓。 严禁用手触摸棱镜、平 面镜和望远镜、平行光管上各透镜的光学表面,严防棱镜和平面镜磕碰或趺落。 转动望远镜时,要握住文 臂转刁J望 远镜,切 忌握住自镜和目 镜调节手轮转动望 远镜 。 望远镜调节好后不能再动其仰角螺钉。 5、测棱镜顶角还可以使用白准法,当 入射光的平行度较差时,用哪秒方法测顶 角误差较小 ? 二 : 自 勺 戍立条乍 卜 是 、 痢 寸 丿 己 是f 平彳 亍 的, 当 、 瑰 寸 爿 己 吖15F彳亍 房E古皎 差时, J七钍 沔 弋 已 1f x 再适用,应用自 准直法测三棱镜的顶角,用公式18 -四来计算,误差终 小。 6、假设平面镜反射面已经和转轴平行,而望远镜光轴和仪器转轴成 一定角度 卩 ,则反射的小十字像和平面镜转过1800后 反射的小十字像的位置应是怎样的? 此时应如何调节?试画出光路图。 反射的小十字像和平面镜转过180o 后反射的小十字像的位置不变,此时应该 调节望远镜仰角螺钉,使十字反射像落在上十字叉线的横线上。光路图如下 :A或B 图3 望远镜光轴未与中心轴垂直的表玑及调整 7、是否对肴任意顶角A乩棱镜都可以 用最小榀向角测皇的方法来测量它的材抖 的折射率?为什么? i 缸 站 | | 毛 | 螂 赢 舍 8、诬 痂角时某个游标读数第一 次为 驷35,第二次扛3o z 8氵,游衤经过甲盘零 点 和不 经 过圆盘零点时 所转 过的 角度 分 别是多少? 游标经 过 曲 盘每点:36叮 卜 叩 5d T3卩2g | =49 叩 不 经 过 圆 盘零点:3f 5d -33 20=3128 9、在实验中如何确定最小偏向角的位置 龟昊庄疒轳普鬟号霆寓砉锫髯莛髦穿 霁蛋 向一个方向缓慢的转动游标盘 (连同三柁 镜中观察狭缝像的移动情况,当 随着游构 开始向相皮方向移动时,囤定沂标盘,霹 嘱 颧 飨 , 看到 1o 、测量三棱镜折射率实验中,从对准 的折射谱线颜色排列顺序是什么? 黄、绿、紫 实验8迈克 尔 逊 于 涉仪 抻 调 擎 与 隹 甲: 1、从 迈 克 尔逊干涉形成条纹的 条件、 条纹的 特点、 条纹出 现的 位置 和测量波长 的公式。比较等倾干涉条纹和午顿环 (等厚干涉)异同。 迈克尔孙同心圆条纹是等倾干涉形成的,中间级次蒿 (中心级次最高),越 往边 缘级次越低,若光程差为半波长的奇数倍,中 心暗,若 光程差为半波长的偶数倍, 中心明。牛顿坏同心圆务纹是等厚干涉形成的,中间级次低 (中心级次最低), 越往边缘级次越高,从反射方向观察中心是暗斑。 (s i n 干s i n r i 犭一2 r 爿一2 n 争 起什么作用?用钠光或激光做光源时 , 黻翮 黠羹| 畔惺 萎 轳 两柬光都满足光程差 淘。 3、怎样准确读出可动反射镜MI的位置 ? 先从主尺上读出整数部分,再从粗动手轮上读出小数点后第、 从微刀 J手轮上读出小数点后第三、 第四位数并加一位估计数字 , 麒 秃 茗携 鞴售 雀 罗 视 子 灬句叔-1),所以根据 卜u 式和酞=岬, 可得 . T: 梏 了 罟 :砝廴艹 r 1I“ 9唧豳蚋厚缈 蚋 口 实验 9 电路的稳态特性 1、测量幅频特性时,是否要堡持电压Us 不变? 测量幅频特性时,要保持电压Us 下变。这样放大器输出电压的高低就代表着放 大器的放大量 ,这样就可以测出幅顼特性。 2、如何用实验的方法找出弛 C电路即谐振频率? 如图1所示,连接妤电路,电 源用函数信号发生器终供 , 第土位数,最后 即最后一位小数 。 图1 再利用示波器 , 端电压的波形, 使其 同时显示电源的输出 波形与吧 阻两 - 接着调节示波器和函数信号发生器,使 两个波形基本上重合,则此时函数信号发生器上显示的 , RLc 串联电 频率即为谐振频率。 3、改变信号瘾频率f 时,不调节信号发生器的 “ 输出信号幅度 ”旋钮,其钟出 电压Us 是否变化? 改变信号源频率 f 日刂 ,不调节信号发生器的 “ 输出信号幅度 ”旋钮,其输出电压 u s 会发生变化。因为频率f 越接近谐振频率时,电 路中的电流就会越大,而信 号废生器是有一定 的内阻,当 电诲变大时,信 号源输出的电压就会变小。 ; 4、RLc 串联电路中,知电容C耐压为 50,回路品质因熬Q丬00,为了保 证电容0不被击穿,电源电压Us 暴大不能超过多少 ? 由公式Uc =QUs 得 Us =UC/Q=50v /10OTO,5V 5、交流电路中 ,如何表示电压和电流的大小和相位的变化 ? 用复数及矢量图解法水奉示。 6、什么是RLC串联谐振?谐振时回路参数有何特征 ? r 匹申啾呕肿 9 “叫 屮 礻几T湍型 感 忄 容执呷T 圭 竺 二 旦 ),电 L 岳 )时,诬许 嘤 抗 竹 (z TD 溢 I路 (勹 路为 L电阻,这种现象称为弘g 串 瞰讲振 。谐振 时-有品质囚数g = | 。、 L2亻 l 冶 o 汗 0| J - 7(什么是Ri C串联电路的幅频特性 曲线 ?根摭幅癞特性甾线怎样求通频带? 虬c L聿联山略电流 I与电源的频率-Q衽)洧关,卫LC串 联 电路即 I十 f 的汕-,呷 关系曲线称为RLC串联电 路的 幅频特性曲绋 (如图3所示)。在 RLc 串联幅频曲线图中,将 电 流卜 0.7田的两点 频率n 、 2的间 瞰 灿匹唧 聊 唧 铡 吼厂仔五 吾 。 8、什么是目路的品 质因 数 ? 谐振时,回路的感抗 (或容抗)与回路的电阻之比成为回路的品质 因数 9、什么是RLC囱路的通频带?如何 比铱RLC回路的滤波性能? 将电流卜O。7凹IO的两点频率f 1、 的间距定义为RLC回路的通师带f O7。电 阻R越大,则品 l 质因数Q越小,通频带 f O.7越 宽,滤波性能就越差 10、电路谐振时,电感、电容的电压与品质因数Q有什么关系 ? 谐振时,电感与电容的电 压有最大值,是电源电压的Q倍,即 | z 丨 R 0三 ,逋频 带 R r Jf = 凡盂五 | 璺 且 咝丘 里 瑾 竖 塑 坐 鲁 t /乙0=JO f t ,0L=智 击0+T-2。厂 s ,%0| 几 讠 J=艹 = s 甘:f 蝥蚤 曷 雾 勇 P、猩 霪 导 曩 雾 赏 l Lc 串联 电 路 的 廾目频 特 J眭曲 线 如图4刀干 力 ;。 i 2、使串联电路发生谐振的方法有几种?怎样确定电路呈电感性还是呈 图 电容性? 使串联电路发生谐振的方法有:调节电源频率;f 不变,调节C:f 不变,调节L: R波月 彡 :汪 岷波形左边叭 刂t /、泳石l (即电压滞后于电流),电路为电容性, 隘9取 负刂。 魄超前丁L/R,电 路为电感性,卯j t s 超 前于 R,(曲戍取l 丨:刂。 卖验16 用分光计 研 究光珊光谱 1、光栅光谱和棱镜光谱有哪些不同之处?在述两种光谱中,哪种颜争的半偏 、 转 歇 : 斑茨 i i =o i ,嵛师觅 r 光栅光谱 依掘光栅衍射产生色散形成。同一 光中的红光衍射角最大。 棱镜光谱根据下同的光在玻璃中的折射率不同雨产 扌 皇 勰 勰 獭 如 熏 帚 枣 鼹 豇 蠡 连 遁 咖 菝I 光栅常数是指光栅两刻线之间的距离口 丿 臼 柙 条谱线分辨清楚的能力。 光栅常数d 可由公式d s h 田砬计算出,其中田 为光谱线的衍射角,k 为光谱级数,兄为该谱绋的波长。 光栅分辨力R可由 : 公式贮 k N算出,其中k 为光谱级靳 N为被入射平行光瞧射的光栅有效面积内 的狭缝J总条数占 3(如 果在望远镜中观察到的谱线是倾斜的,应如何调整? 这是山 于平行光管透光狭缝倾斜下竖直所致。应把平行光管透光狭缝调竖直。 *多、如何测晕光栅的衍射角0根据测量数据怎样计算谱线的衍射角和光栅常 二 萝艹 数? 以绿光普线为例:按照实验要求调节好实验装置,转动望远镜,分别对准+1和 级绿光谱线,记录 相 应 的 角位置读数| 攵 l 绦Lg l 1绿和 【g 丬绯汐:t 绿 冫I-卿 _I 缉光谱 线咖 呷田=扣 “绿 -卩 1尉啦 t 虫 一淡!剔窕栅常数d T璧色 / 馀 篙 芈 左 薨 再 足 黠 磊 崭 屁 哭 票 爹 霓 萎 嬲窳 谳 赢 鞴 鞯 甲 茹 橐 L厂 : 4 LRc 串联相频曲鲒 角卩光作实验,就能得到除0级谱线为中北亮线外,各级是从紫光 到红光 排列的 潜奚 嚣 照犁到箩毫米具 F5 0条亥 刂 F的 平 F幂 出 疮 赢方俨 叩 妙凡 o 廴 :呷 ,显森 阗 0盹 生遁测渣丿 色 摭常数汪1咖 m 几 下 J专叩 洲 矗多晶癃踮 饧 谱氛 7、 如果丰行光并非垂直入 射光栅片,雨晕 斜入射,衍射图样会有何变化? 这时光栅方程变为J(蚯 n 矽s “ 卩 )=七兄 (甲汐入射角),盅 然衍射图样晌0级亮线 璧 话 冤 :f I谌 L芬痢 钣 t 晶 i i 言去 霁 橐 犭 谔 篝 荔 餍 募 ;误其 奠 馐 釜 量 太 j 光 奈 葶 度太弱,视场太暗不利于哪量。 f 实验 等厚干 涉实验 1 1、什么是光的 “ 干涉现象” ?光的干涉条件是什么?什么是等厚干涉、牢域干垆 及半波损失? 兢朔频率相同峒光波在空中相趋时发生叠加,在某些区域总加强,在另外些区 域总减弱,出现明暗相间的条纹或著是彩色条纹的玑象叫做光的干涉。 光的 干滂条件:两朔光波的频率狎甲,相位差恒定,振动方向一煞的相丰光源。 由 同一厚度薄膜产同 干涉条纹的干涉称作等厚干涉。 隹特定区域内存隹的 干涉称为定域干涉。 半波损失,就是当光从折肘率小的光疏介质射向折射率 大的光密介质时,在入射点,反射光相对于入射光有相位突变,即在入射点反 射光 与入射光的相位差为,曲于相位差t 与光程差 泛相对应,它相当于反射 光多走了半个波长 /2的光程,故这种相位宋变 的现象叫做半波损失。 2、用读数显微镜测量出来的牛顿环直径是其真实大小吗?如何 d m l 调节使视场变清晰? 是。读数显微镜就是拿来测长度的,它的显微镜部分是让店套噎 | | 丐扌亏=1| 楚地看到被测量物,而读数则是与显微镜的 簟稚霉鲞钰濯属酱聱 值是实 际的木 小,币下是像的大小。通过适 : 本 由 d一 兄 n 比 七 有 和反光镜可以使视场变清晰口 蔽的光,能否形成 干涉条纹 ,如 3、从牛顿环装蕈的下方投射; 果能的话,它和反射光形成的午涉条纹有何不同? 牛顿环下方透射出米的光,也能产生干涉条纹。但由于透射光 没有半波损失,中心点的光程差 =2卜 0,所以形成的干涉条 纹为中心为亮斑的明暗相间同心圆环。 4、假如在测量过程中,叉丝中心未与牛顿环中心重合:汉刂 得的 晰 是弦而不是直径,则对R的结果有无影响?为什么? 如果测得的是弦而不是直径,对 R的计箅结果没有影响。 如7缶图F,千 ;, 丁 倜 告 )2 =Ri 肋 :T 弓乒)2 -屁: - _ = ;)2-乃 2 : I| 小 : 芳 ) 据 处 理 方 法) : ,| 谷| i =襦 可 0享| 屮千| 径 R 千 D “、D“分剔表示第m 级 和第n 级暗吓的直径。 R 一 一 . 得 表明,若测得的是弦,雨不是直径,则对R诎 算无影响。 瀛嬲镞 齄 、 篝:繇黯茁 L皙 牛顿环的干涉条纹为以接触点为中心申 心圆环条纹粗、较稀疏:离中心越远:条 纹越 细、越密。劈尖的干涉绎纹为平t 于棱边且间隔相等的明暗相汩 j 的平行条终。 6、 如何应角光的等厚丰涉测量平凸透镜的曲率半径? (掌握枣曲率半径的数 m 、h 表示干涉条纹的暗坏序数: 刁 、矢料 磋l 炙用殂 扌 量于法甲环苴径来求得十锍环装叠晌曲率主 0径 R=蹋务茧斋, 雨下直接涮童千涉=F粥半授白亻=依克 条仵锝到曲率半径翠冖请说明具俸的 尿国 因为在实际操作中,透镜和平面玻璃捧触处中子接触压力会t 笋弹性形变:而且 接触处也可能存在 尘埃,使干涉圆环中心不是-个暗点而是一个不太规则的园 斑,使干涉圆环的级次k 难于准确确定:因 此,在实酥测量中没有测量暗环半径 而采取测量彼此相隔一定环数的暗环直径。 8,如果待洳透镜是平凹透镜,观察郅的干涉条纹将是怎样的 ? 如果待测透镜是平凹透镜,仍形成以平凹透镜的顶点为圆 心的:明暗相闷的同心圆 环,但边缘处 习 n d /2=/2(卜0,F1)为 O级暗纹;中心处,当 =(2k +l ) t 时,为暗纹,当 -l t 时,为亮纹T则其明暗程度介于明纹最亮和暗纹最 暗之 问。 9、观察牛顿环时将会发现,牛顿环中心不是一点,雨 是一个礻甚清晰的暗或亮 的圆斑,为什么?对透镜曲予半径R的测量有无影响?为什么 ? 鬈 堇 :镘署 黪 锍 :b 晕 鬲 i 蚤:帚:晋:耋 里,可消除附加魄苎 程差。 l E等?为 什么 ? 不庙等。 馁执R凡 ,即铕庀级碚环的半径 与攵的平方根成 | 比,随着级数k 增 大,干涉条 纹变密。 实验 力 :光速测量 1、光波的波长、频率及速度晕如何定兴的 ? 波长:指一个周期内波传痣的距离 。 频率:指 单位时汩 j 内 波发生周期振动的次数口 速皮:单位时汩 l 内波传婿的距离。 2、能否对光的频率进行终对测鼻 ,为什么 ? r 耒葩:因为窕申 癫幸 嵩达i o 1i 耳 ,目嵛的驼电 接帔器中 表法响应频率如此高 叩 疵强菱化迄今仅能叩应颁率在1耳z 左右的兆妇变化 矛产生相坪即 浒枣珥 : 3、喜相在测量波苌砝与等走离哪量波苌珐:哪 工种方法有较高的测量精度? 等距离测量波长法有较高配测量精度 。 因为当两次冗 。 位置时的计数值相差Q.】 浊 ,髁 蝙 :宙 黜:糨 梦%么是相位诸测定调制波的波长?在本实验中是如何实 现的 ? 相位法测定调制波的波长:就是利用相位差来测量檑移鼻田f 怦的距离Di ,再 屮 兮 枣l T管I即9!臾呼蹩: 仑髯 验中,首 先 在导 +a 仟取丁点 均攵 0,并 _. I工 :.。亠 : - o _ = j :-_ 工. . =: 锾 鼋 糁 霸 彘 苄 崽 赁 孟 鳖 锰 柽 髡 蜇 丁 瘳 纤 廛 鹰 尕 颦 贤 鼋 磕 诬 各 戛 ;i 鬣毳 饕 霾 严 爹 谖 景 蝌 I絮厚 缸 空 女 器窝 蠡 聱I霁葬 玺 攉 屋 重 I、:鹱 们在实验中却将棱筇小年移动了0.75 为什么? 由c 丿i 凡 击知,拄 - 验中,我帝1秀刂 罔调寺 刂 拘丿 了 氵 呋将丿 色 的步 萸 率降至 刂 l 可狈 刂 :塾吖 j l 色围 之内:则 频 率减九 了 9波长增本了,所以要产生相同雨相位差则需要移动更 长:的 馁 嬲 罂 黼 嬲 霸 勰 嬲 可以,囟为目前幽光电接收带能响应颦率在1 比 的光J虽 变化并产生相应的光 撰 鳊:蜘魇 睡妻 硼黯糯鲞 属 霞 廴 瓷 锍 篁 振 裂 馐廴巴羹戛霭爨袅墓昂 缧祆为波长测皇叩圭要误差来源是什么?为提高测量精 曩霞甓螽羲墅薹诬圭 水源录葙位的测堇谟差,可 采甲高獐度的相位计来提高铡旱 精度。 逵 目璀 谓:荒耋爸黯窗罂F各L公 式I=c r 计算出距离 x ,即 琵光 速仪当成汐 丨 刂 距仪。 磁化曲线和磁滞回线测量. ?为什么动奋法测量时不薷要人为半行磁 告 回线因为动态法测量磁竹曲线时,采 用 嬲 瘛 瘳 襁 炽 调到0.】0A继续测量,为竹么? 由于磁材料磁化过程的不可逆性及磁材料具有剩磁的特点, 历史有关,磁滞回线又与萃起始端点的磁化状态有苯。 因此,在测同一条磁滞回线时,磁化电流只允许单调 兰 果 磐 臂 擘 辐 锸 尖 鹱 器 茉 5、 在电流步进法测图7所 ; 电流为正向饱和电流灬时突然断开测试仪电源,此时 以及磁化 状 态 与磁 化 B(x 10s T) ,5 1.0 l o 。弓 (x 3i 5x 1酽w 亠 5 l -1,o | 冬17 i f 马缶 l t l l l 1纟 铁磁 材料的剩磁 沟多 少 ? l l l -色: 刂 - .丬 a 心?04刂.6刂,:i Q l : 由图7可得,当在励磁电流为了 F向饱和电流 、时突然断开测试仪电源,此时电 流为零,则铁磁材料的剩磁为婚茛盯:歹 . 6、什么是磁化曲线?什么暴 磁滞 回线?HS、 BS、BF、c 各特征参数最什么含 益廴曲线:表示直种铁该物质